ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ И РАЗРАБОТКА ГЕОТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗРАБОТКИ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ. ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛО-МАССОПЕРЕНОСА В МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ ОСВОЕНИИ И РАЗРАБОТКЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ И МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕТОДАМИ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Разработаны портландцементные композиты, модифицированные гидротермальными наночастицами SiO2 (0,01-3,0 мас. %) и базальтовой микрофибры (1,5 мас. %) с водоцементным отношением В/Ц=0,4. При различных дозах наночастиц SiO2 в возрасте 1-28 дней в сочетании с микрофиброй определяли прочность на сжатие Fcom (до 51,1 МПа, в 1,5 раза выше, чем у образца без наночастиц и микрофибры), прочность на изгиб Fflex - (до 13,2 МПа, в 3,4 раза), в возрасте 28 дней характеристики ударной вязкости: количество ударов до первого разрушения Nff и до окончательного разрушения Ncd, коэффициент Niv = Ncd/Nff (до 30; 2,72 раза), удельная энергия ударного разрушения (до 199,4 кДж/м2, в 22,2 раза). Выявлен синергетический эффект совместного действия модификаторов разного масштаба на F28flex (в 1,29 раза) и в Ncd и Eim/Sc (в 1,95 раза). Были получены статистические корреляции с высокими значениями R2 между характеристиками (Ncd, Nff) – (F28com, F28flex) and (F1,7,28flex, F1,7,28com), (Nff, Ncd, Niv) и дозой наночастиц SiO2, которые могут использоваться для проектирования бетонных конструкций и снижения расхода цемента. Механизм сильного синергетического эффекта наночастиц и микрофибры можно объяснить увеличением объемной доли HD-фазы геля гидросиликатов кальция CSH. HD-фаза геля имеет более высокую плотность упаковки наногранул. В итоге повышается напряжение сдвига CSH-геля относительно боковых поверхностей микрофибры и в межфазной контактной зоне на границе с заполнителем. На основе обзора научных публикаций, определены перспективные физико-химические процессы обработки геотермальных растворов для понижения концентрации токсичных соединений. Повышение эффективности использования геотермальных растворов достигается за счет уменьшения влияния геотермальных объектов на окружающую природную среду, использования растворов в качестве источника минеральных компонентов, для получения опресненной воды, в бальнеологии, косметологии, химической промышленности и т.д. Рассмотрено применение метода магнитотеллурического зондирования для изучения геотермальных систем. Выделены основные возможности и преимущества данной разновидности метода электромагнитного зондирования. Отмечена перспективность метода при изучении сверхкритических геотермальных систем, обладающих значительным теплоэнергетическим потенциалом, в сравнении с гидротермальными и парогидротермальными месторождениями. Выполнено магнитотеллурическое зондирование Кеткинского месторождения термоминеральных вод на Камчатке. По результатам зондирования выполнена двумерная инверсия данных, создана 3D-геоэлектрическая модель глубинного геологического строения исследуемой территории в виде набора двумерных геоэлектрических разрезов по 10-и северо-восточным интерпретационным профилям, показывающая распределение электропроводности на глубину до 7 км н.у.м. На основе полученных данных обосновано выделение мест под заложение дополнительных глубоких эксплуатационных скважин, бурением которых решаются задачи по увеличению водоотбора на месторождении. Разработана численная модель естественного состояния Мутновского месторождения парогидротерм. Проведена калибровка модели по данным термометрии и каротажа скважин, пробуренных в процессе разведки месторождения, в том числе располагающихся на флангах месторождения. Получена модель эксплуатации по данным опытно-промышленного выпуска и данным разработки 1984-2018 гг. Проведены численные эксперименты по определению влияния изменения теплофизических и гидрогеологических параметров пород на результаты численного термогидродинамического моделирования для Мутновского месторождения парогидротерм. В ходе экспериментов варьировались: пористость, теплопроводность, теплоемкость, проницаемость, плотность и параметры модели двойной пористости. Показано, что в условиях Мутновского месторождения, на результаты численного термогидродинамического моделирования изменение теплофизических свойств горных пород не оказывает существенного влияния. Выполнен анализ возможности повышения эффективности использования термальной воды с помощью теплового насоса. На примере Эссовского месторождения термальных вод показано, что «количественный» вариант регулирования с помощью теплонасосной установки в 1,44 раза более экономичен, чем вариант «качественной» регулировки